抗盐碱作物品种选育促进盐碱地产能提升成为一个重要的研究方向，我国有不少耐盐碱农作物。目前，农业科学家正在致力提高农作物的耐盐碱性，未来耐盐碱作物大有可为。不同作物耐盐碱的水平也不一样，像有些高粱、棉花，本身抗盐碱能力比较强，像典型的盐角草、湿地碱蓬，能够在比较接近海水的浓度（中）去生长。在盐碱地上种水稻，通过长期排盐，对盐碱地具有改良作用，这样就能够实现把盐碱地逐步变成良田的目标。

常见的盐碱地有东北苏打冻土盐碱地、环渤海盐碱地、西北干旱半干旱盐碱地、滨海小流域类型盐碱地、东南沿海新生盐碱地，以及中部退化耕地次生盐碱地。这些地方，也能种植其他耐盐碱农作物。

抗盐碱作物品种选育研究系统如以色列Plantarray植物逆境生物研究系统和WIWAM植物表型成像系统因具备称重浇水等功能，非常适合抗盐碱品种选育。

Plantarray是一款基于称重的高通量、多传感器生理表型平台以及植物逆境生物学研究通用平台。该系统可持续、实时测量位于不同环境条件下、阵列中每个植株的土壤-植物-空气（SPAC）中的即时水流动。直接测量根系和茎叶系统水平衡和生物量增加，计算植物生理参数以及植物对动态环境的反馈。系统以有效、易用、无损的方式针对植物对不同处理的反应、预测植物生长和生产力进行定量比较，广泛应用于生物胁迫和非生物胁迫以及植物栽培加速育种研究等，胁迫研究涵盖干旱胁迫、盐碱胁迫、重金属胁迫、热、冷胁迫、光胁迫以及灌溉/养分、CO2指示、植物健康等领域的研究。

Plantarray高通量植物生理表型平台

案例

盐胁迫下烟草水通道蛋白在提高水分利用效率、导水率和产量方面的作用

摘要：烟草(Nicotiana tabacum; C3)在非生物胁迫下提高了水分利用效率(WUE)，并在茎、叶柄和传输道细胞中显示出C4植株的光合作用特征。烟草胁迫诱导的水通道蛋白(NtAQP1) 既是水分通道又是CO2 通道。在烟草植株中，NtAQP1 的过表达增加了叶片的净光合作用 (AN)、叶肉 CO2 传导率和气孔导度，而其沉寂会降低根系水力传导率 (Lp)。然而，在正常和胁迫条件下，NtAQP1叶片和根系活动之间的相互作用及其对植物水分利用效率和生产力影响的研究尚未被提及。因此，本研究的目的是提出NtAQP1在植物水分利用效率、抗逆性和生产力中的作用。在所有试验条件下，在番茄 (Solanum lycopersicum) 植株(TOM-NtAQP1) 中表达 NtAQP1 会产生更高的气孔导度、整株植物蒸腾作用和 AN。与对照相比，盐胁迫下的L p 减少了3倍多，TOM-NtAQP1 植株与玉米（Zea mays；C4）相似，Lp并没有显著降低（仅降低约40%）。相互嫁接为 NtAQP1 在防止水力破坏和维持全株蒸腾速率方面的作用提供了新的证据。本研究结果揭示了在根和叶中独立但密切相关的 NtAQP1 活性。这种双重活性增加了植物在最佳和胁迫条件下的用水量和AN，从而提高了WUE。因此，正如在组成型表达 NtAQP1 的番茄和拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 中所示，它在所有测试条件下都有助于植物在产量方面的抗逆性。本文还讨论了NtAQP1参与烟草类C4光合作用特性的可能性。

WIWAM植物表型成像系统

WIWAM植物表型成像系统由比利时SMO公司与GHent大学VIB研究所研制生产，整合了LED植物只能培养、自动化控制系统、叶绿素荧光成像测量分析、植物热成像分析、植物近红外成像分析、植物高光谱分析、植物多光谱分析、植物CT断层扫描分析、自动条码识别管理、RGB真3D成像等多项先进技术，以优化的方式实现大量植物样品以优化的方式实现大量植物样品——从拟南芥、水稻、玉米到各种其它植物的生理生态与形态结构成像分析，用于高通量植物表型成像分析测量、植物胁迫响应成像分析测量、植物生长分析测量、生态毒理学研究、性状识别及植物生理生态分析研究等。

植物表型分析技术是筛选优良作物品种方法中，研究植物基因功能和环境效应的关键步骤，不仅适于研究外观物理特性，还可以研究植物生长发育过程中基因型与环境因素相互作用所产生的，生理生化特性以及植物基因型与表型映射关系，已受到科研工作者的广泛关注。

高通量植物表型分析技术通过整合传感器、自动控制、环境调控以及数据挖掘等多种先进技术，有效地解决传统植物表型分析技术中存在的费时费力、精度低、适用性弱等问题，为阐明不同环境因子及基因型对植物生长、产量、质量、生理状态的影响及研究植物不同表型间的关系提供了有效的帮助。其中，光学技术以其非接触性、快速、无损伤、高灵敏度、高分辨率等优势为高通量植物表型分析提供了技术支撑。光学成像技术主要包括RGB成像、多光谱/高光谱成像、叶绿素荧光成像和热红外成像等，这些技术在获取植物的叶/冠层形态生长模型、逆境响应、盐碱胁迫、养分生理、光合作用、冠层温度等信息上具有很大的优势。其中，叶绿素荧光技术可以通过对叶绿素荧光的探测分析PSII内的生理反应过程，如光化学反应、热散失等，能反映实际生物学意义，该技术已应用于植物的逆境生理检测（盐碱胁迫、干旱胁迫）、病虫害检测、光合作用机理及抗逆性生理等研究。此外，结合图像技术，可以较好地反映植物在叶片和冠层水平的光合 生理的空间异质性。叶绿素荧光图像信息量丰富，利用数据挖掘、机器学习等方法可进一步挖掘图像的潜在信息。由于叶绿素荧光技术的多种优势，在高通量植物表型分析中的应用也越来越广。

抗盐碱作物品种选育研究系统的应用

一是用于种质资源收集与鉴定。利用已经取得的耐盐种质资源优势，进一步广泛收集国内外各种作物的耐盐种质资源，系统全面开展耐盐性鉴定，筛选出优质耐盐作物种质资源，为耐盐作物选育提供遗传背景。 

二是挖掘作物的耐盐基因。以筛选出的耐盐作物种质资源为供体亲本，构建覆盖全染色体的耐盐基因片段代换系。进一步通过正向遗传学和反向遗传学相结合的方式克隆耐盐基因，详细阐明耐盐基因在调控作物盐胁迫反应中的作用，并利用染色体片段代换系挖掘苗期、全生育期耐盐基因，解析耐盐基因功能。

三是选育抗盐碱作物品种。采用现代分子生物学与传统杂交手段相结合，以双单倍体育种技术、基因组定点编辑技术和分子标记辅助育种为支撑，快速聚合高产、优质、耐盐、抗病、养分高效等优异基因，创制一批耐盐新种质，进一步培育适于盐碱地种植的耐盐作物新品种。

四是创新栽培技术模式。立足盐碱地含盐量高、淡水资源短缺、土壤肥力差的基本实际，重点开展微咸水灌溉技术、水—肥—盐一体化技术、肥料控释增效技术、等方面研究，形成品种—栽培—农机—农艺四位一体的耐盐碱作物综合增产增效技术模式。

五是打造耐盐碱作物全产业链。联合种业公司、农产品加工企业等，实现抗盐碱作物的全产业链开发，提高产品质量和附加值，探索适合耐盐碱作物的产业化发展模式。

六是创建耐盐碱作物种质资源库。利用生物信息技术、AI技术等现代技术手段，创建耐盐碱作物种质基因库。